DSP控制器原理及其在运动控制系统中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:清华大学出版社

作者:杨芙清

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1900-01-01

价格:12.0

装帧:

isbn号码:9787302041030

丛书系列:

图书标签:

• 计算机系统
• 嵌入式
• DSP
• 控制器
• 运动控制
• 数字信号处理
• 嵌入式系统
• 电机控制
• 控制系统
• 算法
• 应用
• 电力电子

深入探究现代电力电子技术：从基础理论到前沿应用 图书简介 本著作旨在为读者提供一个全面、深入、且具有高度实践指导意义的现代电力电子技术知识体系。我们聚焦于电力电子系统的核心理论、关键器件的特性与选择、以及系统设计、控制与分析的最新方法。本书内容涵盖了从最基础的功率半导体器件物理特性到复杂的开关电源拓扑结构，再到先进的电机驱动与电能质量控制等多个维度。 第一部分：电力电子基础与器件原理 本部分首先回顾了电力电子学的基本概念，包括功率变换的分类（交流-直流、直流-直流、直流-交流、交流-交流）及其在现代工业中的关键地位。重点深入探讨了电力电子核心器件的物理机制和工程应用。 功率半导体器件的演进与特性： 详细分析了二极管、晶闸管（SCR）、功率晶体管（BJT、MOSFET、IGBT）的内部结构、导通与关断机理、热特性以及动态损耗模型。特别关注了新型宽禁带半导体（如SiC和GaN）器件的性能优势，如高频开关能力、低导通电阻和耐高温特性，并探讨了它们对未来电力电子系统小型化和高效率化的影响。 驱动与保护电路设计： 详细阐述了驱动高功率开关器件所需栅极/基极驱动电路的设计原则，包括隔离技术、死区时间控制、以及过流和过温保护策略。强调了在高速开关操作中，驱动电路的非理想性可能对器件寿命和系统稳定性造成的负面影响。 热管理与封装技术： 深入讨论了功率器件的热路径分析、散热器的设计优化、热流密度计算以及温度对器件可靠性的影响。介绍了不同封装技术（如模块化封装、表面贴装）在不同功率等级应用中的适用性。 第二部分：经典与新型功率变换器拓扑 本部分系统地介绍了各类DC/DC、AC/DC和DC/AC变换器的电路原理、数学建模及控制策略。 DC/DC变换器： 涵盖了从非隔离型（如Buck, Boost, Buck-Boost）到隔离型（如Flyback, Forward, Half-Bridge, Full-Bridge LLC谐振变换器）的所有主流拓扑。对谐振型变换器进行了深入分析，重点讨论了其实现软开关（ZVS/ZCS）的条件、频率调制范围以及轻载性能的优化。 AC/DC变换器与功率因数校正（PFC）： 详尽讲解了无源和有源PFC技术。对单级和两级PFC架构进行了对比分析，重点剖析了升降压式PFC和Vienna整流器等高功率因数、低谐波电流整流方案的实现细节和控制环路设计。 DC/AC逆变器： 聚焦于电压源逆变器（VSI）和电流源逆变器（CSI）。深入探讨了脉宽调制（PWM）技术，包括正弦PWM、矢量控制PWM（SVPWM）在三电平及多电平逆变器中的应用，旨在最大限度地利用直流母线电压，降低谐波含量。 第三部分：高级控制理论与系统建模 精确的控制是电力电子系统高性能运行的基石。本部分侧重于建立系统的数学模型并设计鲁棒的控制器。 系统状态空间建模： 教授如何利用状态空间法对复杂的开关系统进行精确的微分方程描述，为后续的线性化处理和状态反馈控制奠定基础。 经典控制设计（PID）： 详述了基于传递函数模型的PID控制器在电流环、电压环设计中的应用，包括零极点补偿、带宽选择和裕度分析，确保系统稳定性和暂态响应满足要求。 现代控制方法： 引入了先进的控制策略，如滑模控制（SMC）在处理系统不确定性和非线性方面的优势；讨论了基于观测器的控制方法（如扩展卡尔曼滤波器EKF），用于实时精确估计内部状态变量。 系统动态仿真与验证： 强调使用MATLAB/Simulink、PLECS等专业仿真工具进行系统级验证的重要性，包括对开关瞬态、过载条件和参数变化的鲁棒性测试。 第四部分：电力电子在前沿工程领域的应用拓展 本部分将理论知识应用于当前最具挑战性和发展前景的工程领域。 电能质量控制与滤波技术： 深入研究电网谐波的产生机理和影响，详细介绍了有源电力滤波器（APF）、混合有源滤波器（HPF）的工作原理和控制策略，旨在实现电能质量的实时净化。 高频化与无源元件设计： 探讨如何通过提高开关频率来缩小磁性元件（变压器、电感器）的尺寸。详细讲解了高频变压器的设计（铁芯材料选择、绕组损耗计算，如趋肤效应和邻近效应），以及用于实现软开关所需的谐振电抗器的优化设计。 嵌入式系统与实时控制平台： 讨论了数字信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）在实现复杂、高速开关控制算法中的角色。内容包括快速傅里叶分析（FFT）、高精度PWM生成、以及基于事件的控制结构设计。 面向应用的系统集成： 结合具体案例，分析了高性能服务器电源（如80 Plus规范）、电动汽车车载充电机（OBC）和光伏并网逆变器等系统中的拓扑选择、控制环路协调和可靠性考量。 本书的编写风格注重工程实用性与理论深度并重，旨在培养读者不仅能理解“为什么”这样做，更能掌握“如何”在实际工程中高效、可靠地实现高性能电力电子系统设计的能力。本书适合高等院校电力电子、电气工程及其自动化、自动化专业的本科高年级学生、研究生，以及从事相关领域研发工作的工程师参考。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和配图质量是我最近看过的技术书籍里最棒的。打开书就能感觉到那种扑面而来的专业感，图文排版清晰，不会出现图表与文字脱节的情况。我尤其喜欢它在介绍硬件接口规范时，直接嵌入了芯片手册的关键时序图，并且用不同颜色的高亮来区分关键信号线，这极大地节省了我查阅原厂文档的时间。举个例子，在介绍如何与外部高速ADC/DAC模块进行SPI或并行数据传输时，书中的流程图逻辑清晰到几乎不需要文字解释。此外，书后附带的几个大型项目的系统框图，展示了从上位机通信到底层PWM生成的完整数据流，对于理解整个系统的上下文至关重要。对于需要快速将理论转化为实际原型系统的工程师来说，这本书的“视觉效率”非常高。

评分☆☆☆☆☆

我是一个偏爱数字信号处理（DSP）理论的学者，对我来说，这本书在数学工具的应用上略显保守，但它对于传统控制理论基础的扎实梳理，绝对是无可替代的。特别是对Z变换和离散傅里叶变换（DFT）在数字滤波器设计中的应用，作者用一种非常严谨的矩阵代数视角进行了阐述，这比我过去接触的很多教材更具深度。书中有一节专门讨论了量化噪声对控制精度上限的影响，并给出了降低噪声的几种实用技巧，例如抖动（Dithering）技术的引入，这些细节非常贴合DSP芯片的实际工作原理。虽然我更期待看到更多关于自适应滤波或神经网络控制的介绍，但这本书的强大之处在于，它为你打下了坚不可摧的“地基”，没有这个基础，那些花哨的高级算法也只是空中楼阁。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为我们这些刚踏入硬件仿真领域的新手量身打造的。我花了整整一个周末才啃完前三章，简直受益匪浅。作者对基础理论的讲解深入浅出，尤其是关于信号的采样和量化部分，用生活中的例子来比喻，让人一下子就能抓住核心概念。很多教科书里晦涩难懂的公式，在这里都配上了清晰的推导过程和直观的图示，感觉自己真的在和一位经验丰富的工程师对话。特别是书中对实时系统设计的一些实用建议，比如如何避免中断延迟和资源竞争，这些在课堂上老师根本不会提，但对实际项目至关重要。我立刻动手用一个入门级的开发板跟着书上的例子跑了一遍，代码结构清晰，注释详尽，让我对整个嵌入式系统的架构有了更立体的认识。这本书的价值不在于堆砌高深的理论，而在于把复杂的概念“翻译”成工程师能直接使用的语言。

评分☆☆☆☆☆

作为一名有几年经验的运动控制工程师，我原本以为市面上关于DSP控制器的书籍都是老生常谈，无非是复习一下PID和一些基础的算法。但这本书的第四章和第五章完全颠覆了我的看法。它花了大量的篇幅讨论了现代高性能伺服电机驱动中的电流环、速度环和位置环的级联优化，特别是如何利用有限元分析的结果来优化电机的动态响应，这一点非常前沿。我特别欣赏作者在分析系统稳定性时，没有局限于传统的波特图或根轨迹，而是引入了更现代的奇异值分解（SVD）方法来评估多轴耦合系统的鲁棒性，这在处理高速、高精密的机械手应用时具有极高的参考价值。我甚至发现书中提到的一种新型的磁场定向控制（FOC）算法的变种，它在低速启动时的转矩脉动抑制效果惊人，我已经准备在下个项目版本中尝试替换现有的算法模块了。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我更关注的是这本书在软件工程实践层面的指导，因为对我而言，代码的健壮性和可维护性比算法本身更重要。这本书在后半部分关于嵌入式软件架构的部分写得极其出色。它详细阐述了如何构建一个基于状态机和事件驱动的控制系统框架，而不是那种把所有逻辑都塞进一个无限循环里的“意大利面条式”代码。书中对实时操作系统（RTOS）的选择标准，比如FreeRTOS和μC/OS的区别，以及如何正确地使用消息队列和信号量来保证数据一致性，讲解得极其细致，附带的C语言代码片段逻辑严密，几乎没有冗余。读完后，我感觉自己编写的嵌入式代码质量有了一个质的飞跃，至少在可读性和调试效率上提升了一个档次。这部分内容完全可以单独拿出来作为一本“嵌入式控制系统软件设计”的教材来用。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆